基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析

为了提高传统VOF数值方法计算棱形液舱晃荡载荷的效率和改进对棱形液舱边界数值模拟的精度,首先采用部分单元参数概念,对传统的VOF方法进行数值改进。然后采用改进的VOF方法对棱形液舱模型在不同充装水平,不同横摇激励周期条件下进行数值模拟,计算了舱内自由液面运动历程和舱壁各点冲击压力历程,并与实验结果进行了比较,得到与实验结果相一致的结论。同时通过网格敏感性分析,得到采用改进的VOF方法时的数值计算网格粗细对数值计算结果的精度影响较小的结论。

独立B型LNG棱形液舱晃荡载荷数值分析

针对独立B型棱形液舱的结构特点,采用基于Hilber-Hughes-Taylor格式的隐式直接积分法求解液舱运动,应用VOF法求解流体晃荡,结合部分单元参数的概念处理棱形液舱边界,计算了计及弹性支撑效应的独立B型液舱晃荡。通过目标船计算,发现计及弹性支撑效应的液舱晃荡载荷会略大于不计及弹性支撑效应的晃荡载荷;通过不含内部构件弹性支撑液舱、含内部构件弹性支撑液舱和含内部构件非弹性支撑液舱晃荡的比较,分析了独立B型液舱晃荡载荷的特点以及内部构件对波面的限制作用。探讨的计算方法可为独立B型棱形液舱晃荡载荷的预报和分析提供一定的参考。

棱形液舱内液体晃荡问题的SPH数值模拟

应用改进的SPH方法模拟棱形液舱在不同充液比、横摇激励频率工况下的液体晃荡行为。该方法能模拟出液体大幅度非线性晃荡产生的翻卷、破碎等现象,模拟结果与实验结果吻合较好。通过改变舱体结构,对带有隔板的棱形液舱进行数值模拟,分析隔板对液体晃荡特性的影响。结果表明:充液比及激励频率对液体的晃荡特性有重要影响,且适当改变箱体结构可以有效地抑制晃荡现象。

基于自适应网格的液舱晃荡数值研究

液舱晃荡对船舶运动产生的影响不可忽略,晃荡引起的冲击载荷与效应将造成舱壁结构的局部破坏。本文以矩形和棱形液舱为研究对象,基于自适应网格加密技术(AMR)对液舱遭遇不同外部激励的情况进行数值模拟。将自由面波高的计算值与理论值对比,吻合较好,验证了AMR的准确性。通过对比液舱在不同工况下的波高变化及舱内的气液分布,探究了液舱晃荡过程中的非线性动力学行为和作用机理。结果显示,液舱遭遇横摇激励后,舱内自由面波高的非线性程度明显比遭遇水平余弦激励低;高装载率下两侧围壁的波高幅值较中等装载率低,舱内液体越多,抵抗外部激励的力矩越大,液体的晃荡程度越不明显。不同于矩形液舱遭遇水平激励的情况,棱形液舱遭遇横摇激励时,舱内液体晃荡的非线性程度较弱,自由面几乎不会发生大幅度波浪翻卷或破碎,波浪形态主要是行进波和驻波。本文对液舱晃荡过程中的非线性动力学行为研究有一定借鉴作用。